DE1940884B2 - Verfahren zur datensicherung bei der analog-digital-umsetzung nach dem stufenumsetzungsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Datensicherung bei der Analog-Digital-Umsetzung nach dem Stufenumsetzverfahren, bei dem die Meßspannung iterativ mit der Summenspannung aus Einzelspannungen verglichen wird, die nach dem verwendeten Code abgestuft und je einer Stelle des Codewortes zugeordnet sind, wobei die jeweils nächst kleinere Einzelspannung zugeschaltet wird, wenn die Summenspannung kleiner als die Meßspannung ist, und die jeweils zuletzt zugeschaltete Einzelspannung wieder abgeschaltet und die nächst kleinere Einzelspannung zugeschaltet wird, wenn die Summenspannung größer als die Meßspannung ist, und wobei in die den zugeschalteten Spannungen zugeordneten Stellen »1« eingeschrieben wird.

Das Prinzip der Datensicherung besteht darin, den Informationsfluß der Datenquelle durch Hinzufügen von Redundanzstellen zu verringern. Die Redundanz bewirkt, daß nur ein Tei! der möglichen Wörter als Codewörter verwendet wird; die übrigen sind codefremde oder sinnlose Wörter. Maßgebend für den Erfolg der Sicherung ist der sogenannte Abstand zwischen je zwei Codewörtern, das ist die kleinste Anzahl der Stellen, in denen sich die beiden Codewörter voneinander unterscheiden.

Die einfachste Methode der Datensicherung besteht darin, einem digitalen Wert eine oder mehrere Paritätsziffern hinzuzufügen, damit der Digitalwert eine bestimmte Anzahl von «1«, beispielsweise eine ungerade Anzahl, hat. Fehler in einer einzigen Stelle können dann nie ein anderes Codewort erzeugen und werden deshalb mit Sicherheit erkannt.

Derartige Verfahren sind z.B. aus dem »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung«. 1967, von K. Steinbuch, Abschnitt 1.3.6.4 und der deutschen Auslegeschrift 1,215,758 bekannt Bei diecen bekannten Verfahren wird zunächst ein Text ungesichert codiert und dann zu den codierten Werten die Paritätsziffern gebildet.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das es

ίο ermöglicht, bei der Analog-Digital-Umsetzung der eingangs beschriebenen Art bereits während des Umsetzvorganges Paritätsziffern zu bilden und damit eine lückenlose Datensicherung zu erreichen. Das Paritätszeichen soll also möglichst schon bei der Erzeugung der Digitalwerte, also bei der Meßwertaufnahme gebildet werden und bei allen Übertragungsvorgängen bis zum Rechner mitgeführt werden.

Die oben geschilderte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes in ein Codewort ein-

geschriebene »1«-Signal einem Zähler zugeführt wird, dem mindestens eine zusätzliche Stelle des Codewortes zugeordnet ist. Das neue Verfahren ist unabhängig von dem verwendeten Code und erfordert nur einen sehr geringen Aufwand für die Bildung der Paritätsziffern. Auch wird die Verschlüsselungszeit nicht verringert, da keine zusätzlichen Schritte oder Entscheidungsvorgänge notwendig sind.

Es werden also nicht wie mit den bekannten Verfahren die Paritätsziffern zu bereits vollständig vorliegenden Digitalwerten gebildet, sondern die Paritätsziffernbildung wird gleichzeitig mit der Analog-Digital-Umsetzung vorgenommen, ohne daß der Digitalwert bereits vollständig vorliegt. Die Verschlüsselung und Paritätsziffernbildung sind also zu einem einzigen Verfahren verschmolzen, so daß die Erzeugung von gesicherten Digitalwerten beschleunigt und eine beträchtliche Vereinfachung der Anordnung zur Paritätsziffernbildung erreicht wird.

Eine Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Dualzähler von dem Nullverstärker des Stufenverschlüßlers vorbereitet ist, wenn die Vergleichsspannung kleiner als die Meßspannung ist, und daß er von der Steuerschaltung des Stufenverschlüßlers umgeschaltet wird.

Stufenverschlüßler. die z.B. aus Steinbuch. »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung«, 1962, Seite 774 bekannt sind, sind selbsttätig arbeitende Stufenkompensatoren, welche im wesentlichen aus einem Nullindikator, einer Steuerschaltung und einem Digital-Analog-Umsetzer bestehen. Die Steuerschaltung gibt einen Digitalwert auf den Eingang des Digital-Analog-Umsetzers, dessen Ausgangsspannung als Kompensationsspannung mit der zu messenden Spannung in dem Nullindikator verglichen wird. Je nach-5 dem, ob die Kompensationsspannung größer oder kleiner als die Meßspannung ist, wird der von der Steuerspannung abgegebene Digitalwert stufenweise vergrößert oder verkleinert, bis die Abweichung kleiner als die kleinste Einheit ist.

m> Anhand der Zeichnung, in der ein Ausrührungsbeispiel dargestellt ist. wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens, in

Ίί Fig. 2 ist die ßildutm der Paritätsziffcrn veranschaulicht.

In Fig. 1 ist mit I ein Nullindikator bezeichnet, dessen einem Eingang die Meßspannung U_x züge-

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führt wird. An den Nullindikator 1 ist eine Steuerschaltung 2 angeschlossen, die eir.an Digitalwert auf einen Digital-Analog-Umsetzer 3 gibt. Dieser setzt den Digitalwert in eine Vergleichsspannung U_v um, die dem anderen Eingang des Nullindikators zügeführt wird. Nullindikator, Steuerschaltung and Digital-Analog-Umsetzer bilden zusammen einen Stufenverschlüßler. Von dem Nullindikator 1 wird ferner eine Zählstufe 4 vorbereitet, die von der Steuerschaltung 2 umgeschaltet wird. Die Steuerschaltung 2 und die Zählstufe 4 geben ihre Schaltzustände als gemeinsames Codewort über eine Leitung 5 an die nachfolgenden Einheiten zur Weiterverarbeitung ab.

Im folgenden wird die Funktion der Anordnung nach Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 näher erläutert. Die von der Steuerschaltung abgegebenen Werte seien in Dualcode dargestellt und Haben sieben Stellen, die in Fig. 2 mit 2⁶, 2⁵ ... 2° bezeichnet sind. Eine weitere Stelle P des Codewortes ist für die Paritätsziffer vorgesehen, welche die Quersumme der »1« auf eine ungerade Zahl ergänzen soll.

Zu Beginn des Verschlüsselungsvorganges, bei dem in allen zählenden Stellen 2⁶ ... 2° eine »0« steht, ist daher in der Kontrollstelle P eine »1« enthalten, wie in Zeile 0 der Fig. 2 dargestellt ist. Es werde dem Verschlüßler beispielsweise eine Meßspannung U_x mit dem Wert 45 zugeführt. Diese Spannung wird stufenweise eingegrenzt Zunächst gibt dio Steuerschaltung 2 die Zahl 2⁶ = 64 ab, die von dem Digital-Analog-Umsetzer in eine entsprechende Kompensationsspannung umgesetzt wird. Der Nullindikator stellt fest, daß diese Kompensationsspannung größer als die Meßspannung ist, und veranlaßt damit, daß die Stelle 2⁶ zurückgeschaltet wird. Es ergibt sich das in Zeile 1 dargestellte Codewort.

Im zweiten Schritt schaltet die Steuerschaltung 2 die Stelle 2⁵ = 32 ein, so daß eine Kompensationsspannung erzeugt wird, die kleiner als die Meßspannung ist. Der Nullindikator gibt eine Vorbereitungsspannung und die Steuerschaltung einen Umschaltimpuls an die Zählstufe 4 ab. Es ergibt sich das in Zeile 2 dargestellte Codewort.

Beim dritten Schritt wird von der Steuerschaltung 2 die Stufe 2⁴= 16 zugeschaltet, so daß dem Digital-Analog-Umsetzer 3 die Zahl 48 zugeführt wird und dieser eine Ausgangsspannung erzeugt, die größer als die Meßspannung U_x ist. Die Zählstufe 4 ist daher von dem Nullindikator nicht vorbereitet, und die Steuerschaltung schaltet die Stufe 2⁴ wieder zurück. Die Stufen der Steuerschaltung und die Zählstufe haben den in Zeile 3 dargestellten Schaltzustand.

im vierten Schritt wird die Stufe 2³ zugeschaltet, und der Nullindikator bereitet die Zählstufe 4 vor, die von der Steuerschaltung 2 eingeschaltet wird. In Zeile 4 der Fig. 2 ist das Ergebnis eingetragen. Das Verfahren wird bis zur Stufe 2° entsprechend fortgesetzt. In Zeile 7 ist das Endergebnis des Verschlüsselungsvorganges eingetragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche-

1. Verfahren zur Datensicherung bei der Ana-. log-Digital-Umsetzung nach dem Stufenumsetzverfahren, bei dem die Meßspannung iterativ mit der Summenspannung aus Einzelspannungen verglichen wird, die nach dem verwendeten Code abgestuft und je einer Stelle des Codes zugeordnet sind, wobei die jeweils nächst kleinere Einzelspannung zugeschaltet wird, wenn die Summe kleiner als die Meßspannung ist, und die jeweils zuletzt zugeschaltete Einzelspannung wieder abgeschaltet und die nächst kleinere Einzelspannung zugeschaltet wird, wenn die Summerspannung größer als die Meßspannung ist, und wobei in die den zugeschalteten Einzelspannungen zugeordneten Stellen des Codes eine »1« eingeschrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedes in das Codewort eingeschriebene »1 «-Signal einem Zähler (4) zugeführt wird, dem mindestens eine zusätzliche Stelle (P) des Codewortes zugeordnet ist.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4) von dem Nullverstärker (1) eines Stufenverschlüßlers vorbereitet ist, wenn die Vergleichsspannung kleiner als die Meßspannung ist, und daß er von der Steuerschaltung (2) des Stufenverschlüßlers umgeschaltet wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (4) ein einstufiger Dualzähler ist.